煤田地质与勘探

作者：马诗佳, 夏菖佑, 高志豪, 芮振华, 梁希,

关键词：玄武岩, CO₂矿化封存, 地球化学, 微观机制, 反应机理,

目的和方法全球温室气体减排的迫切需求推动了玄武岩CO2矿化封存技术的发展。为了进一步理解矿化过程的微观机制和反应路径，系统梳理过程中的地球化学反应机制，深入探讨超临界CO2与溶解态CO2注入下的反应路径差异、矿物溶解与碳酸盐沉淀的耦合关系，以及影响反应的关键因素。进展超临界CO2注入通过纳米级水化层的多步骤耦合反应实现矿化，而溶解态注入则依赖于溶液相中的化学溶解和配位反应。在CO2玄武岩矿化反应中，橄榄石、辉石等矿物主导了金属阳离子的释放，而方解石、菱镁矿、铁白云石等碳酸盐矿物则在不同温压条件下依次沉淀。方解石沉淀具有宽温适应性，铁白云石和菱镁矿多见于中高温条件。pH、温度、CO2分压、流体盐度及岩石非均质性等因素对反应路径和沉淀矿物演化具有显著影响。较低的pH促进初生矿物的溶解，而较高的pH则有利于碳酸盐矿物的沉淀。高温有助于矿物溶解，提高反应速率。较高的CO2分压可增加CO2的溶解度和反应活性，进而加速矿物溶解和碳酸盐的形成。流体盐度通过改变溶液的离子强度和化学组成，影响矿物的溶解和沉淀过程。岩石的非均质性，包括矿物组成和孔隙结构差异，影响流体的运移路径和反应效率，促进局部沉淀和优先流动通道形成，可在低流量和非连通通道实现持续沉淀，未来需研究其对储层物性的影响。这些因素相互作用，共同决定CO2矿化封存的动态变化过程。展望鉴于此，在综述玄武岩中CO2矿化过程的基础上，提出了未来研究方向，包括构建参数优化框架、发展高分辨率耦合模型及优化注入策略，以推动玄武岩CO2封存技术的规模化应用与工程落地。深入研究反应影响因素的协同作用机制，将为优化封存技术提供更坚实的理论基础，进一步提高CO2矿化封存的效率和稳定性。

来源：2026年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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